Dispositivo emisor de luz y visualizador.

Un dispositivo emisor de luz que comprende:

un chip de diodo emisor de luz (LED) que tiene un semiconductor compuesto a base de nitruro de galio y que tiene una capa emisora de luz que es capaz de emitir luz con una longitud de onda de 420 nm a 490 nm,

y un fosforescente que se excita por la luz emitida por dicho chip de LED y que emite luz que está en relación de colores complementarios con la luz emitida,

en el que dicho fosforescente está contenido en un material de revestimiento que reviste dicho chip de LED, y en el que dicho dispositivo emisor de luz emite luz blanca mediante la mezcla de la luz emitida por dicho chip de LED y la luz emitida por el fosforescente,

caracterizado porque

dicho chip de LED tiene una estructura de único pozo cuántico o una estructura de múltiples pozos cuánticos, y porque el fosforescente comprende un fosforescente de granate activado con cerio que contiene al menos un elemento seleccionado de entre Y, Lu, Sc, La, Gd y Sm y al menos un elemento seleccionado de entre Al, Ga e In.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10184754.

Solicitante: Nichia Corporation.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 491-100, Oka, Kaminaka-cho Anan-shi, Tokushima 774-8601 JAPON.

Inventor/es: SHIMIZU, YOSHINORI, SAKANO, KENSHO, NOGUCHI, YASUNOBU, MORIGUCHI, TOSHIO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01L33/50 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctrica en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 33/00 Dispositivos semiconductores que tienen al menos una barrera de potencial o de superficie especialmente adaptados para la emisión de luz; Procesos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Detalles (H01L 51/50  tiene prioridad; dispositivos que consisten en una pluralidad de componentes semiconductores formados en o sobre un sustrato común y que incluyen componentes semiconductores con al menos una barrera de potencial o de superficie, especialmente adaptados para la emisión de luz H01L 27/15; láseres de semiconductor H01S 5/00). › Elementos de conversión de longitud de onda.

PDF original: ES-2545981_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo emisor de luz y visualizador La presente invención se refiere a un dispositivo emisor de luz usado en visualizadores de LED, fuentes de retroiluminación, señales de tráfico, señales de ferrocarril, conmutadores de iluminación, indicadores, etc. Más particularmente, se refiere a un dispositivo emisor de luz (LED) que comprende un fosforescente que convierte la longitud de onda de la luz emitida por un componente emisor de luz y emite luz, y a un dispositivo de visualización que usa el dispositivo emisor de luz.

Descripción de la técnica relacionada Un diodo emisor de luz es compacto y emite una luz de color claro con alta eficacia. También carece de problemas tales como fundido y tiene buenas características de excitación inicial, gran resistencia a la vibración y durabilidad para soportar operaciones repetidas de encendido / apagado, debido a que es un elemento semiconductor. Por lo anterior ha sido usado ampliamente en aplicaciones tales como diferentes indicadores y fuentes de luz. Recientemente se han desarrollado diodos emisores de luz para colores RGB (rojo, verde y azul) con ultra alta luminancia y alta eficiencia, y se han puesto en uso grandes visualizadores de LED de pantalla que usan estos diodos emisores de luz. El visualizador de LED puede operarse con menor energía eléctrica y tiene unas buenas características tales como poco peso y larga vida y, por lo tanto, se espera que se utilice más ampliamente en el futuro.

Recientemente, se han realizados diversos intentos para fabricar fuentes de luz blanca mediante el uso de diodos emisores de luz. Debido a que el diodo emisor de luz tiene un espectro de emisión favorable para generar luz monocromática, la producción de una fuente de luz blanca requiere disponer tres componentes emisores de luz roja, verde y azul próximos entre sí, mientras se difunde y mezcla la luz emitida por los mismos. Cuando se genera luz blanca con dicha configuración se ha producido el problema de que no se puede generar luz blanca del tono deseado debido a variaciones en el tono, luminancia y otros factores del componente emisor de luz. Asimismo, cuando los componentes emisores de luz están fabricados de materiales diferentes, la energía eléctrica requerida para la excitación difiere de un diodo emisor de luz a otro, haciendo necesario aplicar voltajes diferentes a los diferentes componentes emisores de luz, lo que conduce a un circuito excitador complejo. Además, debido a que los componentes emisores de luz son componentes emisores de luz semiconductores, el tono de color está sometido a variaciones debido a las diferencias en las características de temperatura, cambios cronológicos y entorno de Operación, o pueden originarse irregularidades en el color debido a la falta de mezclado uniforme de la luz emitida por los componentes emisores de luz. De dicha forma, los diodos emisores de luz son eficaces como dispositivos emisores de luz para generar colores individuales, a pesar de que una fuente de luz satisfactoria capaz de emitir luz blanca mediante el uso de componentes emisores de luz no ha sido obtenida hasta la fecha.

Con objeto de resolver estos problemas, el solicitante de la presente invención desarrolló previamente diodos emisores de luz que convierten el color de la luz emitida por los componentes emisores de luz por medio de un material fluorescente divulgado en las patentes de Japón JP-A-5-152609, JP-A-7-99345, JP-A-7-176794 y JP-A-87614. Los diodos emisores de luz divulgados en estas publicaciones son tales que, usando componentes emisores de luz de un tipo son capaces de generar luz de color blanco y de otros colores y están constituidos de la forma siguiente.

El diodo emisor de luz divulgado en las publicaciones anteriores está fabricado mediante el montaje de un componente emisor de luz, que tiene una gran banda prohibida de energía de la capa emisora de luz, en una copa provista en la punta de un bastidor conductor y que tiene un material fluorescente que absorbe la luz emitida por el componente emisor de luz y emite luz de una longitud de onda diferente de la de la luz absorbida (conversión de la longitud de onda) , contenido en un molde de resina que cubre el componente emisor de luz.

El diodo emisor de luz divulgado tal como se ha descrito en lo que antecede capaz de emitir luz blanca mezclando la luz de una pluralidad de fuentes puede fabricarse usando un componente emisor de luz capaz de emitir luz azul y moldeando el componente emisor de luz con una resina que incluye un material fluorescente que absorbe la luz emitida por el diodo emisor de luz azul y emite luz amarillenta.

Sin embargo, los diodos emisores de luz convencionales tienen problemas tales como la deterioro del material fluorescente lo que conduce a la desviación del tono del color y el oscurecimiento del material fluorescente lo que produce una disminución de la eficacia de la extracción de luz. El presente documento el oscurecimiento se refiere, en el caso de uso de un material fluorescente inorgánico tal como material fluorescente de (Cd, Zn) S, por ejemplo, parte de los elementos metálicos que constituyen el material fluorescente precipitan o cambian sus propiedades lo que conduce a la coloración, o, en el caso de usar un material orgánico fluorescente, a coloración debida a la rotura del doble enlace de la molécula. Especialmente cuando un componente emisor de luz fabricado de un semiconductor con una gran banda prohibida de energía se usa para mejorar la eficacia de la conversión del material fluorescente (es decir, la energía de luz emitida por el semiconductor se incrementa y el numero de fotones que tienen energía por encima de un umbral que puede ser absorbido por el material fluorescente se incrementa, dando como resultado que se absorbe más luz) , o la cantidad del consumo del material fluorescente disminuye (es

decir, el material fluorescente es irradiado con energía relativamente mayor) , la energía de la luz absorbida por el material fluorescente inevitablemente se incrementa dando como resultado una degradación más significativa del material fluorescente. El uso del componente emisor de luz con alta intensidad de emisión de luz durante un periodo de tiempo prolongado produce una degradación significativa adicional del material fluorescente.

El documento EP-A-0209942 divulga una lámpara de descarga de vapor de mercurio a baja presión. Esta lámpara tiene una carga que comprende mercurio y un gas raro y una capa luminiscente que comprende un material luminiscente cuya emisión está principalmente en el rango de 590 -630 nm y en el rango de 520 -565 nm. La luz emitida por la lámpara de descarga está en un rango de longitud de onda que es casi totalmente invisible y tiene que ser transformada por la capa luminiscente para volverse visible. La lámpara está también provista con una capa de absorción que comprende un aluminato luminiscente activado por cerio trivalente y que tiene una estructura de cristal de granate.

Asimismo, el material fluorescente dispuesto en la vecindad del componente emisor de luz puede ser expuesto a una alta temperatura de una forma tal que se incrementa la temperatura del componente emisor de luz y el calor transmitido desde el medio externo (por ejemplo la luz solar en caso de dispositivos usados en el exterior) .

Además, algunos materiales fluorescentes están sometidos a un deterioro acelerado debido a la combinación de la humedad introducida desde el exterior o introducida durante el proceso de producción, la luz y el calor transmitidos desde el componente emisor de luz.

Cuando se trata de un tinte orgánico de propiedad iónica, el campo eléctrico de corriente continua en la proximidad del chip puede originar electroforesis, que da como resultado un cambio en el tono de color. Esta lámpara no puede ser producida como un dispositivo simple, pequeño, ligero y de poco coste.

Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es resolver los problemas que se han descrito en lo que antecede y suministrar un dispositivo emisor de luz que solo experimenta niveles de deterioro extremadamente bajos en la intensidad de la luz emitida, una eficacia en la emisión de luz y cambio de color durante uno tiempo de uso prolongado con una alta luminancia.

El solicitante de la presente invención completó la presente invención a través de unas investigaciones basadas en la suposición de que el dispositivo emisor de luz con un componente emisor de luz y un material fluorescente debe cumplir los requisitos siguientes para lograr el objetivo que se ha mencionado en lo que antecede.

(1) El componente emisor de luz debe ser capaz de emitir luz de alta luminancia con una característica de emisión de luz que sea estable durante un largo periodo de uso.

(2) El material fluorescente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un dispositivo emisor de luz que comprende:

un chip de diodo emisor de luz (LED) que tiene un semiconductor compuesto a base de nitruro de galio y que tiene una capa emisora de luz que es capaz de emitir luz con una longitud de onda de 420 nm a 490 nm, y un fosforescente que se excita por la luz emitida por dicho chip de LED y que emite luz que está en relación de colores complementarios con la luz emitida, en el que dicho fosforescente está contenido en un material de revestimiento que reviste dicho chip de LED, y en el que dicho dispositivo emisor de luz emite luz blanca mediante la mezcla de la luz emitida por dicho chip de LED y la luz emitida por el fosforescente, caracterizado porque dicho chip de LED tiene una estructura de único pozo cuántico o una estructura de múltiples pozos cuánticos, y porque el fosforescente comprende un fosforescente de granate activado con cerio que contiene al menos un elemento seleccionado de entre Y, Lu, Sc, La, Gd y Sm y al menos un elemento seleccionado de entre Al, Ga e In.

2. El dispositivo emisor de luz de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la capa emisora de luz está fabricada de 15 InGaN.

3. El dispositivo emisor de luz de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el fosforescente de granate activado con cerio está representado por la fórmula general (Re1-rSmr) 3 (Al1-sGas) 5O12 : Ce en la que 0 <= r <= 1 y 0 <= s <= 1) y Re está seleccionado de entre Y y / o Gd.

4. El dispositivo emisor de luz de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que una

concentración de dicho fosforescente aumenta desde la superficie del material de revestimiento hacia dicho chip de LED.


 

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